钢纤维混凝土的增强机理及断裂韧性的研究

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近年来,钢纤维混凝土的发展异常迅速,已经得到广泛的应用,大量研究表明钢纤维的掺入使混凝土的非线性及峰值后软化特性得到显著改善,钢纤维混凝土的断裂性能是钢纤维混凝土的重要力学性能之一,但目前国内对钢纤维混凝土断裂特性的研究还较少。 本文引进素混凝土的双K断裂准则,考虑钢纤维混凝土的软化特性,对钢纤维混凝土的增强机理和断裂韧性的计算方法进行研究。并根据素混凝土和钢纤维混凝土的差异,对相关参数进行修正,提出了适合计算钢纤维混凝土断裂韧性的方法。 通过对掺加不同长度、不同体积率的钢纤维混凝土的三点弯曲梁试验,测得钢纤维混凝土的P—△曲线,P—CMOD曲线,结合试验结果对钢纤维的增强机理进行分析,将试件分为纤维体积率小于临界纤维体积率(ρf<ρ_(fcrit))和纤维体积率大于临界纤维体积率(ρf>ρ_(fcrit))两种情况。根据这两种情况给出了计算钢纤维混凝土双K断裂参数的方法。利用本文试验数据,计算得到各组试件的断裂参数,对各参数的分析表明,用本文提出的方法计算钢纤维混凝土的断裂韧性是合理的,也表明为了充分发挥纤维的增强作用,在实际应用中选取的纤维体积率ρf应该是ρf>ρfcrit。通过对模型应用的探讨还明确了在实际应用中将起裂韧度KICini作为结构物的控制指标是有困难的。 提出了纤维滑移量的概念,并拟合出纤维滑移量和纤维特征参数的关系式;通过对P-△全曲线的数值化处理得到了钢纤维混凝土软化曲线,以揭示钢纤维混凝土的拉伸应变软化规律。 最后,对所研究的内容进行了总结,并对钢纤维混凝土断裂方面的研究提出了几点建议。
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